Нейтронная компонента радиационного фона на поверхности Марса и Луны в условиях спокойного солнца и мощных солнечных протонных событий

Одна из критических проблем, которую предстоит решить при планировании пилотируемых экспедиций на Луну и Марс, — защита от радиации во время межпланетного перелёта и на поверхности этих космических тел. У них нет магнитного поля и нет плотной атмосферы, которые защищают нас на Земле. Опасность представляет не только первичная радиация — высокоэнергичные частицы галактических космических лучей (ГКЛ) и солнечных вспышек, но и вторичные частицы, которые рождаются в верхнем слое грунта и элементах конструкции самого космического аппарата. В число этих вторичных частиц входят нейтроны, которые могут быть очень опасны для человека. Вклад в общую радиационную дозу вторичных нейтронов оценили сотрудники отдела ядерной планетологии ИКИ РАН. Они провели численное моделирование нейтронного потока на орбите и на поверхности Луны и Марса, учитывая состав грунта, наличие атмосферы, а также солнечную активность. Если в грунте содержится водяной лёд, то молекулы воды эффективно тормозят возникающие в ядерных реакциях нейтроны, и таким образом энергия вторичных частиц будет ниже. Эффект от наличия атмосферы не столь однозначен, но в случае Марса, где плотность атмосферы невелика, она становится своеобразным «зеркалом», которое многократно отражает излучаемые с поверхности нейтроны и таким образом значительно увеличивает уровень радиации. Полученные в ходе моделирования результаты сравнили с данными марсианских приборов ХЕНД, ДАН и ФРЕНД и с данными, полученными в лунном эксперименте ЛЕНД. Они работают на марсианских и лунных аппаратах, измеряя потоки нейтронов на орбите или, в случае ДАН, на поверхности планеты. Для Марса была построена глобальная карта распределения нейтронной компоненты радиационного фона в условиях спокойного Солнца, когда основным источником вторичных нейтронов являются заряженные частицы ГКЛ. Учитывались региональная переменность содержания подповерхностной воды и сезонные вариации атмосферы.